JP6385520B2 - 電気プローブ - Google Patents

Description

発明は電気プローブの提供、特に電気特性試験用の電気プローブの提供を開示する。

現在の産業では、電気特性測定のために電気プローブが利用されている。特に、電気プローブは数十アンペアから数百アンペアまでの大電流を測定するのに利用される。製品が出荷される前に、メーカーは、高い歩留まりと信頼性を確保するため、電気プローブによってこれらの製品に電気特性試験を実施することができる。発熱を減少させ、大きな接触面積を確保するという必要があるため、電気プローブは、電気特性試験中の電気抵抗または電圧を正確に測定するために、製品の表面と直接接触する。

一般に、酸素の存在下で、酸化が製品の表面で起こりうる。あるいは、高抵抗ポリマー層が、製造プロセスにおいて製品の表面上にコーティングされることもある。従って、電気プローブは酸化された表面又は大きな電気抵抗を有する高抵抗ポリマー層と接触しているので、試験結果は不正確である。

本開示は、その表面に酸化膜または高抵抗ポリマー層を有する物体に電気特性試験を行い、それにより電気特性試験の正確な結果を生成するための電気プローブを提供する。

本開示によれば、電気プローブは、本体と、プローブヘッドと、複数のピンとを含む。 プローブヘッドは、本体に配置され、プローブヘッドは、表面と、表面に複数の開口部とを有する。各ピンは、互いに接続された接触部および挿入部を含む。各ピンは、接触部と挿入部との間に鈍角を有し、ピンの挿入部は、それぞれ開口部に挿入される。

本開示によれば、電気プローブは、本体と、プローブヘッドと、複数のピンとを含む。本体は、組立部材と、組立部材を貫くように配置された導電部材とを含む。プローブヘッドは本体に配置され、プローブヘッドは表面、貫通穴および複数の開口部を有する。開口部および貫通穴は表面にあり、貫通穴を貫くように導電部材が配置されている。各ピンは、互いに接続された接触部および挿入部を含む。ピンの挿入部は、それぞれ開口部に挿入される。接触部は、プローブヘッドから離れる方向に表面から延び、接触部の延長軸と貫通穴の中心軸が鋭角を有する。

本開示によれば、各ピンは、接触部と挿入部との間に鈍角を有し、接触部の延長軸と貫通孔の中心軸との間に鋭角を有する。このため、電気プローブが押し下げられ被検査物を圧迫すると、接触部が高抵抗膜を突き破って高抵抗膜の一部を除去することができるように、ピンがさらに曲げられる。その結果、接触部は、低抵抗接続を介して被検査物に電気的に接続することができる。

図１Ａは、本開示の第１の実施形態における電気プローブの分解図である。 図１Ｂは、図１Ａのプローブヘッドと複数のピンの分解図である。 図１Ｃは、図１Ｂのプローブヘッドの底面図である。 図１Ｄは、図１Ａの電気プローブヘッドおよびピンの断面図である。 図１Ｅは、図１Ａの電気プローブが被検査物上の高抵抗膜に押し当てられたときの断面図である。 図１Ｆは、高抵抗膜の一部が除去されたときの図１Ｅの電気プローブおよび被検査物の断面図である。 図２は、本開示の第２の実施形態における電気プローブの分解図である。 図３Ａは、本開示の第３の実施形態におけるプローブヘッドおよび複数のピンの斜視図である。 図３Ｂは、図３Ａのプローブヘッド及びピンの断面図である。 図４Ａは、本開示の第４の実施形態におけるプローブヘッドおよび複数のピンの斜視図である。 図４Ｂは、図４Ａのプローブヘッド及びピンの断面図である。 図５は、本開示の第５の実施形態におけるプローブヘッドおよび複数のピンの斜視図である。 図６は、本発明の第６の実施形態におけるプローブヘッドおよび複数のピンの斜視図である。

以下の詳細な説明では、説明を目的として、開示された実施形態の完全な理解を提供するために、多くの具体的で詳細な事項が述べられている。しかしながら、これらの具体的で詳細な事項が無くとも、１つまたは複数の実施形態を実施されうることは明らかである。他の例では、図面を簡単にするために、周知の構造および装置を概略的に示す。

本開示は、下記の詳細な説明及び添付の図面から、より詳細に理解される。添付の図面は、説明のためのみに与えられており、したがって、本開示を限定するものではない。

図１Ａから図１Ｄを参照する。図１Ａは、本開示の第１の実施形態による電気プローブの分解図である。図１Ｂは、図１Ａのプローブヘッド及び複数のピンの分解図である。図１Ｃは、図１Ｂのプローブヘッドの底面図である。図１Ｄは、図１Ａの電気プローブヘッドおよびピンの断面図である。

この実施形態では、電気プローブ１は、本体１０と、プローブヘッド２０と、複数のピン３０とを含む。ピン３０の数は、本開示において限定されず、実際の必要性に応じて変更してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、ピン３０の数は１である。さらに、本体１０、プローブヘッド２０およびピン３０はすべて導電性材料で作られている。

本体１０は、組立部材１１０と、導電部材１２０とを含む。導電部材１２０は、組立部材１１０を貫通して配置される。プローブヘッド２０は、本体１０の組立部材１１０に着脱可能に配置される。詳細には、実施形態では、プローブヘッド２０は、組立部材１１０の端部にねじ止めされる。

プローブヘッド２０は、基部２１０と円形延長部２２０とを含む。基部２１０は、表面２１１、貫通穴２１２、および複数の開口部２１３を有する。複数の開口部２１３の数は本開示において限定されず、実際の必要性に応じて変更してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、開口部２１３の数は１である。この実施形態では、表面２１１は円形であるが、これに限定されない。基部の表面の形状も、実際の必要性に応じて変更してもよい。貫通穴２１２および開口部２１３は、表面２１１上にある。詳細には、貫通穴２１２は、表面２１１の中心にあり、開口部２１３によって取り囲まれている。導電部材１２０は、組立部材１１０から、貫通穴２１２を貫くように配置される。円形延長部２２０は、基部２１０の端部に接続され、基部２１０から離れる方向に延びている。円形延長部２２０は、複数の凹部２２１を有するが、これに限定されるものではない。凹部２２１の数は、ピン３０の数量に応じて変更してもよい。

屈曲可能なピン３０は、それぞれ、開口部２１３に着脱可能に挿入される。詳細には、各ピン３０は、互いに接続された挿入部３１０と接触部３２０とを含む。挿入部３１０は、開口部２１３に挿入され、開口部２１３の直径は、挿入部３１０の外径よりも大きい。各挿入部３１０は、一つにつながった、第１の延長部分３１１と、屈曲部３１２と、第２の延長部分３１３と、接続部３１４とを備えている。屈曲部３１２は、第１の延長部分３１１と第２の延長部分３１３との間に位置し、接続部３１４は、第２の延長部分３１３と接触部３２０との間に位置する。すなわち、挿入部３１０は、接続部３１４によって接触部３２０に接続されている。各開口部２１３は、第１の内側側壁２１３１と第２の内側側壁２１３２とを有し、第２の内側側壁２１３２は、第１の内側側壁２１３１よりも貫通穴２１２に近い。第１の延長部分３１１は、屈曲部３１２から本体１０の組立部材１１０に向かって延び、第２の延長部分３１３は、接続部３１４から第１の内側側壁２１３１に向かって延びている。屈曲部３１２は第１の内側側壁２１３１に押し付けられ、接続部３１４は第２の内側側壁２１３２に押し付けられる。接触部３２０は、プローブヘッド２０の表面２１１より、基部２１０から離れる方向に延び、さらに貫通穴２１２から離れる方向に延びている。接触部３２０は、円形延長部２２０の凹部２２１にそれぞれ対応する。すなわち、接触部３２０の一部は、凹部２２１の直下に位置する。本実施形態では、基部２１０における挿入部３１０の長さＬ１は、開口部２１３の長さＬ２よりも長く、円形延長部２２０の表面２１１の法線方向の長さＬ３は、接触部３２０の表面２１１の法線方向の長さＬ４よりも短い。いくつかの実施形態では、基部２１０における挿入部３１０の長さＬ１は、開口部２１３の長さＬ２に等しい。

この実施形態では、各ピン３０は、挿入部３１０と接触部３２０との間に鈍角θ１を有し、接触部３２０の延長軸Ａ１と貫通穴２１２の中心軸Ａ２との間に鋭角θ２を有する。実施形態では、鈍角θ１は１０５度以下であり、鋭角θ２は７５度以上である。しかしながら、本開示は、角度θ１およびθ２の値に限定されない。角度の値は、実際の必要性に応じて変更することができる。

また、図１Ｃに示すように、貫通穴２１２は、参照経路Ｒに沿って且つ千鳥状に配置された開口部２１３によって取り囲まれている。貫通穴２１２と貫通穴２１２に比較的近い開口部２１３との間の距離Ｄ１は、貫通穴２１２と貫通穴２１２から比較的離れた貫通穴２１２との間の距離Ｄ２よりも小さい。

電気プローブ１の使用方法は、以下の段落で説明する。図１Ｅと図１Ｆを参照する。図１Ｅは、図１Ａの電気プローブが被検査物上の高抵抗膜に押し付けられたときの断面図である。図１Ｆは、高抵抗膜の一部を除去したときの図１の電気プローブおよび被検査物の断面図である。図１Ｅと図１Ｆでは、被検査物２は、例えば、半導体チップまたは電池の電極である。さらに、被検査物２を覆うために高抵抗膜３が設けられている。高抵抗膜３は、例えば、ＳｉＯ２等の酸化物薄膜、または導電性の低いポリマー層である。

図１Ｅに示すように、電気プローブ１が被検査物２に接触すると、導電部材１２０とピン３０の接触部３２０とが高抵抗膜３に接触する。図１Ｆに示すように、電気プローブ１が押し下げられると、接触部３２０の高抵抗膜３に接触する端部が被検査物２の表面に沿って水平方向に移動する。挿入部３１０および接触部３２０は、鈍角θ１を有し、延長軸Ａ１および中心軸Ａ２が鋭角θ２を有するので、接触部３２０は、高抵抗膜３を突き破り、被検査物２の表面に沿って移動する間に高抵抗膜３を取り除くことができる。その結果、接触部３２０が被検査物２とピン３０との間の低抵抗接続を形成するように被検査物２と電気的に接続する。その結果、被検査物２の電気抵抗を測定するため、接触部３２０を介して電流が被検査物２に流れ込み、被検査物２を介して導電部材１２０に流れ込む。

図１Ｄに示すように、本実施形態では、鈍角θ１は１０５度以下であり、鋭角θ２は７５度以上である。したがって、ピン３０がさらに折り曲がると、接触部３２０の経路上の高抵抗膜３を良好に除去し、それによってピン３０と被検査物２との間の低抵抗接続を形成するように、接触部３２０が高抵抗膜３に沿って密着して移動することができる。鈍角θ１が大きすぎたり、鋭角θ２が小さすぎたりすると、電気プローブ１に加わる外力によって接触部３２０が破損しやすくなる。鈍角θ１が小さすぎたりや鋭角θ２が大きすぎたりすると、高抵抗膜３が接触部３２０により良好に取り除かれないため、接触部３２０は低抵抗接触を形成することが難しい。

図１Ｅに示すように、本実施形態では、ピン３０の挿入部３１０の屈曲部３１２が開口部２１３の第１の内側側壁２１３１に押しつけられ、挿入部３１０の接続部３１４が第２の内側側壁２１３２に押しつけられる。つまり、組立強度を高め、ピン３０が誤って開口部２１３から外れるのを防止するため、挿入部３１０と開口部２１３の間の接触干渉を提供する接続部３１４の屈曲部３１２が、開口部２１３の内側側壁に押しつけられる。

図１Ｆに示すように、本実施形態では、ピン３０が更に曲げられると、接触部３２０の少なくとも一部が凹部２２１内にさらに入り込む。したがって、電気プローブ１が押し下げられると、円形延長部２２０は、被検査物２と電気的に接触し、高抵抗膜３を貫通することができ、このようにして、電気プローブ１と被検査物２との間の接触面積が増加する。その結果、電気プローブ１と被検査物２の間の電気抵抗が減少し、接触面積が過小なことによる電気特性試験の誤った結果を防ぐことができる。

図１Ｄに示すように、本実施形態では、基部２１０における挿入部３１０の長さＬ１は、開口部２１３の長さＬ２よりも長い。したがって、プローブヘッド２０が本体１０の組立部材１１０に装着されると、ピン３０と本体１０の間の低抵抗接続を確実にするように、挿入部３１０の接触部３２０とは反対側の端部が組立部材１１０と直接的に電気的に接続でき、それによって、ピン３０と本体１０の間の過大な電気抵抗による電気特性試験の誤った結果を防ぐことができる。

図１Ｃに示すように、本実施形態では、開口部２１３が千鳥状に配置されており、貫通穴２１２と貫通穴２１２に比較的近い開口部２１３との距離Ｄ１は、貫通穴２１２と貫通穴２１２から比較的離れている他の開口部２１３との間の距離Ｄ２よりも小さい。したがって、隣接する各開口部２１３の間の距離は、プローブヘッド２０の構造強度を維持するには小さすぎるということはない。

本開示は、第１の実施形態の詳細に限定されない。図２を参照する。 図２は、開示の第２の実施形態による電気プローブの分解図である。第２の実施形態は第１の実施形態と同様であるので、以下では相違点のみを説明する。

これら２つの実施形態の違いの１つは、プローブヘッド２０が本体１０の組立部材１１０にねじ止めされないことである。詳細には、この実施形態では、本体１０は、さらに、組立部材１１０上に配置されたグリッパ１３０を含む。グリッパ１３０は、物体を固定するための２本のフィンガーを含み、各フィンガーは、組立部材１１０の半径方向に延びる。プローブヘッド２０はグリッパ１３０のフィンガーにより固定されることでグリッパ１３０に着脱可能に固定される。

本開示は、第１の実施形態および第２の実施形態の詳細に限定されない。図３Ａ、図３Ｂ、を参照する。図３Ａは、本開示の第３の実施形態によるプローブヘッドおよび複数のピンの斜視図である。図３Ｂは、図３Ａのプローブヘッド及びピンの断面図である。第３の実施形態は第１の実施形態と同様であるので、以下ではこれらの２つの実施形態の相違点のみを説明する。

図３Ｂに示すように、この実施形態では、各ピン３０の接触部３２０は、内側に延びる。各ピン３０は、挿入部３１０と接触部３２０との間に鈍角θ１を有し、接触部３２０の延長軸Ａ１と貫通穴２１２の中心軸Ａ２との間の鋭角θ２を有する。電気プローブが押し下げられると、ピン３０を曲げると、接触部３２０が第１実施形態の接触部３２０の移動方向と逆方向に移動させられる。さらに、本実施形態では、ピン３０の屈曲部３１２が第２の内側側壁２１３２に押しつけられ、挿入部３１０の接続部３１４が第１の内側側壁２１３１に押しつけられる。

本開示は、第１〜第３の実施形態の詳細に限定されない。図４Ａ、図４Ｂを参照する。図４Ａは、本開示の第４の実施形態によるプローブヘッドおよび複数のピンの斜視図である。図４Ｂは、図４Ａのプローブヘッド及びピンの断面図である。第４の実施形態は、第１の実施形態と同様であるので、以下では、これら２つの実施形態の違いのみを説明する。

本実施形態では、プローブヘッド２０の基部２１０の表面２１１の形状は長方形であるが、これに限定されるものではない。他の実施形態では、表面２１１の形状は正方形、菱形または楕円形であり得る。ピン３０は対になって配置され、ピン３０は２列になった開口部２１３にそれぞれ挿入される。詳細には、図４Ａに示すように、貫通穴２１２は、表面２１１の中心に位置する。ピン３０のいくつかは、表面２１１の左側領域に配置され、残りのピン３０は表面２１１の右側領域に配置される。左右の領域のピン３０の２つのグループは、貫通穴２１２に関して実質的に対称となっている。ピン３０の各対について、２つのピン３０の２つの端部は、互いに向かって延びているが、これに限定されるものではない。他の実施形態では、左右の領域上のピン３０を千鳥状に配置してもよい。さらに、別の実施形態では、各対の２つのピン３０の接触部３２０は、互いから離れるように延びてもよい。

図５は、本開示の第５の実施形態によるプローブヘッドおよび複数のピンの斜視図である。第５の実施の形態は、第１の実施の形態と同様であるので、以下、これら２つの実施の形態の相違点のみを説明する。

この実施形態では、各ピン３０は一直線である。プローブヘッド２０の表面２１１は、円形傾斜部と、円形傾斜部２１１１で囲まれた平面部２１１２とを有し、表面２１１は、円形傾斜部２１１１と平面部２１１２との間に鈍角を有している。貫通穴２１２は平面部２１１２上にあり、開口部２１３は円形傾斜部２１１１上にある。ピン３０は、開口部２１３にそれぞれ挿入され、接触部３２０は、円形傾斜部２１１１から離れる方向であり、かつ、貫通穴２１２の中心軸から外側である方向に延びている。

図６は、本発明の第６の実施形態によるプローブヘッドおよび複数のピンの斜視図である。第６の実施形態は、第５の実施形態と同様であるので、以下では、これらの２つの実施形態の違いのみを説明する。

第５の実施形態では、円形傾斜部２１１１と平面部２１１２とが共同して突き出た円錐を形成している。本実施形態では、円形傾斜部２１１１と平面部２１１２とが共同して凹んだ円錐を形成している。また、接触部３２０は、円形傾斜部２１１１から離れるが、貫通穴２１２の中心軸の内側の方向に延びている。

本開示によれば、各ピンは、接触部と挿入部との間に鈍角を有し、接触部の延長軸と貫通孔の中心軸との間に鋭角を有する。このため、電気プローブが押し下げられ被検査物を圧迫すると、接触部が高抵抗膜を突き破って高抵抗膜の一部を除去することができるように、ピンがさらに曲げられる。その結果、接触部は、低抵抗接続を介して被検査物に電気的に接続することができる。

以上の記述は、説明の目的のために、特定の実施形態について記述されている。しかしながら、実施形態は、本開示の原理およびその実際の適用を説明し、それによって、当業者が本開示および種々の実施形態を企図されている特定の用途に適した様々な変更を利用することを可能にするために選択され、記述されたものである。上述した実施形態および添付の図面は、例示的なものであって、網羅的であることまたは本開示の範囲を開示された厳密な形態に限定することを意図するものではない。上記の教示を考慮して、変更および変形が可能である。

Claims (13)

1. 本体と、
   表面と表面に複数の開口部を有し、本体に配置されたプローブヘッドと、
   複数のピンであって、各ピンが、互いに接続された接触部と挿入部を含み、前記接触部と前記挿入部との間に鈍角を有し、前記複数のピンの挿入部がそれぞれ前記複数の開口部に挿入された複数のピンと、を含み、
   前記複数の開口部の直径は前記挿入部の外径よりも大きく、
   前記複数の開口部はそれぞれ第１の内側側壁を有し、
   前記挿入部は屈曲部を含み、前記屈曲部は第１の内側側壁に押しつけられることを特徴とする電気プローブ。
2. 前記鈍角が１０５度以下であることを特徴とする請求項１に記載の電気プローブ。
3. 前記挿入部は、前記接触部に接続された接続部をさらに備え、
   前記開口部のそれぞれは、前記第１の内側側壁と反対側に第２の内側側壁をさらに備え、
   前記接続部が前記第２の内側側壁に押しつけられることを特徴とする請求項１に記載の電気プローブ。
4. 前記本体が組立部材と、組立部材を貫通して配置される導電部材とを含み、
   前記プローブヘッドが前記組立部材上に配置され、前記プローブヘッドが貫通穴をさらに有し、
   前記導電部材が貫通穴を貫くように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電気プローブ。
5. 前記プローブヘッドが基部と円形延長部を含み、
   前記基部が前記表面と前記複数の開口部を有し、
   前記円形延長部は前記基部の端部に接続され、
   前記複数のピンの各ピンの前記円形延長部と前記接触部はともに前記基部から離れる方向に延び、
   前記円形延長部の表面の法線方向の長さは、前記接触部の表面の法線方向の長さよりも短く、
   前記円形延長部は複数の凹部を備え、
   前記複数のピンが曲げられたとき、前記複数のピンの前記接触部は、それぞれ前記複数の凹部に位置することを特徴とする請求項１に記載の電気プローブ。
6. 前記挿入部のそれぞれの長さは、前記複数の開口部のそれぞれの長さよりも長いことを特徴とする請求項１に記載の電気プローブ。
7. 前記プローブヘッドが前記本体にねじ止めされることを特徴とする請求項１に記載の電気プローブ。
8. 前記本体が、前記本体の半径方向に延びる２本のフィンガーを備えるグリッパを含み、
   前記プローブヘッドが前記グリッパにより固定されることを特徴とする請求項１に記載の電気プローブ。
9. 組立部材と、組立部材を貫通するように配置される導電部材とを含む本体と、
   表面と、表面に貫通穴と複数の開口部とを有し、前記貫通穴を貫くように導電部材が配
   置されるように、本体に配置されるプローブヘッドと、
   複数のピンであって、各ピンが、互いに接続された接触部と挿入部を含み、前記複数のピンの前記挿入部がそれぞれ前記複数の開口部に挿入され、前記接触部が表面から、前記プローブヘッドより離れる方向に延び、接触部の延長軸と貫通穴の中心軸が鋭角を有する複数のピンと、を含み、
   前記複数の開口部のそれぞれの直径が前記挿入部の外径より大きく、
   前記複数の開口部がそれぞれ第１の内側側壁を有し、
   前記挿入部は屈曲部を含み、前記屈曲部は第１の内側側壁に押しつけられることを特徴とする電気プローブ。
10. 前記鋭角が７５度以上であることを特徴とする請求項９に記載の電気プローブ。
11. 前記挿入部は、前記接触部に接続された接続部をさらに備え、
    前記開口部のそれぞれは、前記第１の内側側壁と反対側に第２の内側側壁をさらに備え、
    前記接続部が前記第２の内側側壁に押しつけられることを特徴とする請求項９に記載の電気プローブ。
12. 前記プローブヘッドは基部と円形延長部を含み、
    前記基部が前記表面と前記複数の開口部を有し、
    前記円形延長部は前記基部の端部に接続され、
    前記複数のピンの各ピンの前記円形延長部と前記接触部はともに前記基部から離れる方向に延び、
    前記円形延長部の表面の法線方向の長さは、前記接触部の表面の法線方向の長さよりも短く、
    前記円形延長部は複数の凹部を備え、
    前記複数のピンが曲げられたとき、前記複数のピンの前記接触部は、それぞれ前記複数の凹部に位置することを特徴とする請求項９に記載の電気プローブ。
13. 前記挿入部のそれぞれの長さは、前記複数の開口部のそれぞれの長さよりも長いことを特徴とする請求項９に記載の電気プローブ。
    

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